DE2629835A1

DE2629835A1 - Werkzeugwechseleinrichtung fuer automatische werkzeugmaschinen

Info

Publication number: DE2629835A1
Application number: DE19762629835
Authority: DE
Inventors: Friedrich Haller
Original assignee: Dixi SA
Current assignee: Dixi SA
Priority date: 1976-04-07
Filing date: 1976-06-30
Publication date: 1977-10-27
Also published as: GB1543022A; FR2347155B3; US4156962A; JPS52155482A; FR2347155A1; CH597978A5

Description

PATENTANWÄLTE

D-1 BERLIN-DAHUEM 33 · PODBIELSKIALLEE

D-8 MÜNCHEN 22 · WIDENMAYERSTRASSE 4Θ

DIXI S.A. USINE 2

BERLIN: QIPL.-INQ. R. MÜLLER-BÖRNER

MÜNCHEN: DIPI INS. HANS-HEINRICH WEY

DIPL.-ING. EKKEHARD KÖRNER

Berlin, den 30. Juni 1976

Werkzeugwechseleinrichtung für automatische Werkzeugmaschinen

(Schweiz, Nr. 4.336/76 vom 7. April 1976)

11 Seiten Beschreibung 11 Patentansprüche 4 Blatt Zeichnungen

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Gegenstand dieser Erfindung ist eine Werkzeugwechseleinrichtung für automatische Werkzeugmaschinen, die aus einem Werkzeugmagazin und einem Transportmechanismus besteht, der die Werkzeuge zur Maschine bringt und sie wieder zum Hagazin zurückfuhrt.

Eine der Schwierigkeiten, die Einrichtungen der oben erwähnten Art aufzuweisen haben, liegt im Raumbedarf de3 Magazins, der infolge der Anzahl Werkzeuge, die es aufnehmen können muss, unüberwindlich werden kann.

Es ist die Aufgab«=· dieser Erfindung, eine solche Einrichtung zu erhalten, deren Magazin es ermöglicht, eine grosse Anzahl Werkzeuge in einem relativ geringen Volumen aufzunehmen.

Dazu ist die erfindungsgemässe Einrichtung dadurch gekennzeichnet, dass ihr Magazin aus koaxialen, drehbaren Trommeln besteht, in denen die Werkzeuge winkelförmig verteilt sind und jeweils eine radiale Aussparung haben, die zu ihrem Umfang zu offen ist und das in Bewegung befindliche Werkzeug durchlässt, das von einem zum Transportmechanismus gehörenden Greiforgan erfasst wird, das sich parallel zur Achse der Trommeln bewegt und während seiner Bewegungen das Werkzeug, das es trägt, nacheinander durch die Aussparungen aller Trommeln hindurchführt, an denen es vorbeiläuft, so dass diese Aussparungen dann miteinander fluchten.

Die Zeichnung stellt in einem Beispiel eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes dar. Dabei ist

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Fig. 1 eine Draufsicht eines Teils einer automatischen Werkzeugmaschine, die mit einer Werkzeugwechseleinrichtung ausgerüstet ist,

Fig. 2 eine Seitenansicht,
Fig. 3 ein Schnitt längs der Linie III-III von Fig. 2,

Fig. 4· eine in grösserem Masstab gezeichnete Ansicht eines Details von Fig. 3» und

Fig. 5 eine schematische, axiale Schnittansicht eines Details.

Die nur teilweise dargestellte und in ihrer Gesamtheit mit 1 "bezeichnete automatische Werkzeugmaschine umfasst einen Spindelstock 2, in dem sich eine Spindel 3 dreht, deren Pinole 3a. zur Aufnahme umlaufender Zerspanungswerkzeuge eingerichtet ist. Diese Maschine ist mit einer Werkzeug-Wechseleinrichtung ausgerüstet, die ein in seiner Gesamtheit mit 4 bezeichnetes Magazin, einen in seiner Gesamtheit mit 5 bezeichneten Transportmechanismus und einen in seiner Gesamtheit mit 6 bezeichneten Einlege- und Entnahmemechanismus- umfasst.

Das Magazin besteht aus sechs trommeln 7a. "bis 7£i die drehbar auf einer feststehenden Hohlwelle 8 (Fig. 3 und Fig. 4·) sitzen, die die weiter unten beschriebenen, hydraulischen Steuereinrichtungen enthält, die es ermöglichen, die Trommeln einzeln zu drehen. In den Trommeln sind radiale Nuten 9 angebracht, die zur Aufnahme der Kegel 10 von Werkzeugen eingerichtet sind, zu deren Festhalten diese Trommeln dienen.

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Beiderseits der Nuten 9 trägt jede Trommel parallel zur Trommelachse zwei Winkelstücke 11 mit rechtwinklig L-förmig-aia Querschnitt, die in eine der beiden Ringnuten 12 und 13 fassen, die in einem Absatz oder Bund 10a_ der Werkzeuge angebracht sind. Diese Winkelstücke 11 halten auf diese Weise die Werkzeuge radial in den Nuten 9 fest und verhindern, dass sie während der Drehung der Trommeln herausfallen.

Die Trommeln tragen weiterhin in Längsrichtung bewegliche Daumen, die im Verhältnis von zwei Daumen je Hut in der Nähe der Nuten angeordnet sind, die in Längslöcher fassen, die die Bunde der Werkzeuge aufweisen, um diese daran zu hindern, sich um sich selbst zu drehen und sich an den Winkelstücken 11 entlang zu verschieben.

Weiterhin weisen die Trommeln noch eine radiale Aussparung auf, deren Abmessungen grosser sind als die der Nuten 9» deren Zweck weiter unten erklärt werden wird.

Die Transportvorrichtung umfasst zwei Gleitbahnen bildende Mihrungsschienen 15 und 16, die parallel zur Trommelachse angeordnet sind und auf denen ein durch eine Leitspindel 18 angetriebener Schlitten 17 läuft. Dieser Schlitten trägt einer» auf die Trommeln gerichteten Ar, 19, der mit einer Zange 20 versehen ist, deren hydraulisch betätigte Backen dazu bestimmt sind, in einander diametral gegenüberstehende Aussparungen zu fassen, die die Bunde der Werkzeuge aufweisen, die sich in den Trommeln befinden.

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Ist die Einrichtung in Betrieb, so befinden sieb, alle Trommeln in einer als "Null" bezeichneten Stellung, bei der ihre Aussparungen 14 sich gegenüber der Zange 20 befinden, bis auf eine Trommel. Es ist dies in dem auf der Zeichnung dargestellten lall die Trommel 7d_» die eine Winkelstellung einnimmt, bei der sich dasjenige der Werkzeuge, das zur Maschine verbracht werden soll, gegenüber dieser Zange befindet. Bewegt sich die letztere parallel zur Trommelachse in Längsrichtung, so fasst sie in die Aussparungen desjenigen der Werkzeuge, das sich in ihrem Weg befindet und nimmt es mit, indem sie es an den Halte-Winkelstücken 11 entlanggleiten lässt, wobei die Haltedaunen inzwischen ordnungsgemäss versenkt worden sind. Bei dieser Bewegung läuft das von der Zange erfasste Werkzeug durch die Aussparungen 14 der Trommeln, die es durchqueren muss, um aus dem Magazin entnommen zu werden.

Der Einlege— und Entnahmemechanismus 6 umfasst eine senkrechte Gleitbahn 21 am Gehäuse 22 des Magazins, auf der ein durch die Leitspindel 24 angetriebener Schlitten 23 läuft. Der Schlitten 23 trägt eine horizontale Stange 25, die auf dem ersteren in dessen Längsrichtung verschoben werden kann und über zwei Joche 26 mit einer Lietspindel 27 verbunden ist. An einem der Enden der Stange 25 ist ein Schwenkarm 28 angelenkt, an dessen Ende bei 29 ein Kipporgan 30 angelenkt ist, das mit zwei Zangen 31 und 32 versehen ist.

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Befindet sich der Schwenkarm 28 in seiner vertikalen Stellung, so nimmt der Kipper 30 die in Pig. 2 strichpunktiert gezeichnete .Stellung ein, bei der eine seiner Zangen 31 und 32, z.B. die Zange 32, der Zange 20 der Transportvorrichtung~" gegenübersteht. Bei den Bewegungen der Zange 20 fasst dann das von ihr getragene Werkzeug mit seiner Ringnut 13 in die Zange des Kippers 30. Dann fährt die Zange 20 ein wenig zurück in eine Bereitschaftsstellung. Fun geht der Arm 28 in einer Überführungsbewegung vor, bis sich der Kipper 30

-,Q in der Höhe der Spindelpinole 3a. befindet. Dann senkt er sich wieder. Gleichzeitig dreht sich der Kipper im Uhrzeigersinn und bringt seine andere Zange, im vorliegenden Fall die Zange 31, zum Eingreifen in die !Tut 13 des Werkzeugs, das sich in der Spindel 3 der Haschine befindet. Dann bewegt sich die Stange 25 in Längsrichtung und zieht das Werkzeug aus der Spindel heraus. Dann führt der Kipper 30 eine Drehung um 180° im Uhrzeigersinn aus, damit eventuell noch am Werkzeug haftende Späne auf das Bett 33 der Maschine fallen, ohne auf das bewegliche Organ der letzteren zu treffen; das in der Zange 32 des Kippers liegende Werkzeug gelangt in die Achse der Spindel. Eine Rücklaufbewegung der Stange 25 bringt dann das in der Zange 32 liegende Werkzeug in die Spindel 3 cLer Haschine ein. Dann entfernt der sich aufwärts bewegende Arm 28 den Kipper 30 von dem nun in der. Spindel sitzenden Werkzeug und bringt das sich nun in der Zange 31 befindende, zuvor benutzte Werkzeug in die

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obere Stellung. Jetzt führt der Arm wieder eine Überführungsbewegung aus, um das Werkzeug in die Ebene der Zange 20 zu bringen, die ihrerseits vorläuft.und das Werkzeug ergreift, um es in eine der Trommeln des Magazins zu verbringen.

Je nach der Höhe, in der die Spindel 3? deren Spindelstock 2 auf einer senkrechten Gleitbahn 34- am portalförmig gestal- ■ teten Rahmen 35 der Maschine verfahren werden kann, angeordnet ist, kann der Einlege- und Entnahmevorgang auch eine senkrechte Bewegung des Schlittens 23 auf der Gleitbahn 21 umfassen.

Fig. 5 zeigt in schematischer Darstellung die Antriebs-■ einrichtungen für die Trommeln sowie die Einrichtungen, die die Bewegung der radialen Daumen veranlassen, die die Werkzeuge in den Trommeln festhalten.

Der feststehende Träger 8 der Trommeln ist oben als eine einfache Hohlwelle beschrieben und dargestellt worden, während er in Wirklichkeit eine Reihe von äusseren Absätzen 88^ aufweist und Endabsätze, die die HLanxche 8b_ und 8c_ bilden. Das Ganze ist in der I¹Xg. 5 als aus einem einzigen Teil bestehend dargestellt, während in Wirklichkeit der feststehende Träger 8 aus mehreren nebeneinanderliegenden Elementen besteht, die durch längs angeordnete Zugstangen zusammengehalten werden.

Durch die Absätze 8a. gehen mehrere unterschiedlich lange und längs angeordnete Wellen 36 hindurch, die in verschiedenen

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Ebenen liefen und von denen daher auf Fig. 5 nur eine einzige zu sehen ist. An ihren i.nneren Ende tragen die Wellen 36 je ein Ritzel 37 > das mit einer Innenverzahnung 38 in den Trommeln 7 in Eingriff steht. Diese Wellen sind durch den Endflansch &b des feststehenden !Trägers hindurchgeführt und tragen an ihren äusseren Enden je ein Ritzel 39, das seinerseits mit einem Ritzel 40 in Eingriff steht, das durch einen am Plansch ffb angebrachten Hydraulikmotor 41 angetrieben wird. Das Übersetzungsverhältnis des Zahnradgetriebes ist dabei so gewählt, dass die entsprechende Trommel 7 um einen Schritt weitergeschaltet wird, wenn das Ritzel 39 ein«.Fünftel Umdrehung nacht, wodurch es ermöglicht wird, die verschiedenen Td nmeln mit Hilfe der verschiedenen Ritzel 39 weiterzuschalten, die dazu je fünf radiale Nuten haben (nicht dargestellt), in die eine ebenfalls nicht dargestellte Schaltklinke fasst.

Was nun die Einrichtungen zum Betätigen der Werkzeughaltedaumen betrifft, so umfassen sie Stangen 42, deren nicht dargestelltes, äusseres Ende je einen dieser Haltedaumen bildet und die so angeordnet sind, dass sie radial auf einer der Trommeln 7 gleiten können. Alle diese Stangen enden in einem Kopf 43 mit einer Ringnut 44.

Der feststehende Trommelträger 8 trägt mehrere radiale Stössel 45, deren Teil 45a_ mit Zähnen versehen ist und somit eine Zahnstange bildet. Dieser Träger trägt eine Längswelle 46, die sich über seine gesamte Länge erstreckt und auf der

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eine der Anzahl Trommeln entsprechende Anzahl Ritzel 47 sitzen, die mit jeweils einer der Zahnstangen 45j3 im Eingriff stehen. Die Welle 46 ist durch den Plansch 8b_ des Trägers 8 hindurchgeführt und trägt an ihren Aussehende einen Schwinghebel 48, der über ein Pleuel 49 durch einen an diesem Plansch befestigten Steuerzylinder 50 betätigt wird.

An ihrem äusseren Ende trägt jeder Stössel 45 ein klauenförmiges Teil 51? in das die Köpfe 43 der Stangen 42 der Trommeln bei der Drehung der letzteren mit ihrex· Hut 44 eingreifen. Die Welle 4G wird auf dem Träger 8 so verschoben, dass die Aussparungen 14 der Trommeln bei der Stellung "Kuli" der letzteren den Klauen 51 der Stössel 45 gegenüberstehen. Wird nun die Welle 46 durch den Steueraylinder 50 angetrieben und werden die Stössel 45 in Richtung ihrer Längsachse verschoben, wobei nur derjenige wirksam ist, der derjenigen der Trommeln gegenübersteht, die sich nicht in ihrer Stellung "ITuIl" befindet, so fasst seine Klaue 51 in den Kopf 43 der Stange 42 dieser Trommel. Die anderen Klauen 51 fassen ins Leere; es wird dort kein Kopf 43 erfasst. Dagegen hat diejenige der Trommeln, die nicht ihre Stellung "Null" einnimmt, ihren Stössel 45, der dann durch die Welle.46 so angetrieben wird, dass er nach innen versenkt wird, wenn das Werkzeug dieser Trommel durch die Zange 20 zum Einsetzen oder zum Herausnehmen verschoben wird, nach aussen gedrückt, um mit dem Werkzeug zusammen-

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zuwirken, wenn dieses sick erst einmal in der Trommel befindet.

Es sei noch bemerkt, dass der Abstand zwischen der Trommel 7,a_ und der Tromnel 7Jl etwas grosser ist als der Abstand zwischen den anderen Trommeln, um dort gegebenenfalls mehr Platz beanspruchende Werkzeuge unterbringen zu können, im vorliegenden Falle solche mit einem grösseren Durchmesser als dem Standarddurchmesser, etwa das Werkzeug 52 von F±q. 2 und Fig. 3? z.B. mit einem Durchmesser von nehr als 300 mm, während der Standarddurchmesser ISO mm beträgt. In diesem Falle muss man offensichtlich die Stationen der Trommel 7£ opfern, die sich zu beiden Seiten des Werkzeugs mit dem frrösseren Durchmesser befinden, um für das letzte Platz zu schaffen.

Haben die Trommeln einen Durchmesser von 1200 mm, so ist Platz für 2Pc Werkzeugstationen, so dass das ganze Magazin bei geringeren eigenen Abmessungen 144 Werkzeuge mit Standardabmessungen aufnehmen könnte.

Die Einrichtung arbeitet mit einer Codierung der Werkzeuge und nicht mit einer Stellencodierung. Um jedoch zu vermeiden, dass die Wähleinrichtung bei jeder Werkzeuganforderung sämtliche Trommeln und in diesen sämtliche Stationen abzusuchen hat, wird man einen elektronischen Speicher verwenden, der mit Hilfe der Werkzeugcodierung registriert, welches Werkzeug sich an jeder der Stationen der Trommeln befindet. Auf diese Weise erhält man eine ständig auf dem

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neuesten Stand gehaltene vorübergehende Stellencodierung, die es ermöglicht, nur die Tromnel in TJndrehung zu versetzen, die das gex-rünschte Werkzeug trägt, und weiterhin dass diese Trommel direkt in die Winkelstellung gebracht wird, bei der sich das gewünschte Werkzeug gegenüber der von der Zange 20 durchlaufenen, geradlinigen Bahn befindet.

Wird ein Werkzeug wieder in das Magazin zurückgebracht, so nirrat es einfach die Stelle des dort entnommenen Werkzeugs ein, ohne dass es erforderlich wäre, eine bestimmte Trommel in die Stellung zu bringen, bei der sie das von Körper 30 abgelegte Werkzeug aufzunehmen vermag, wobei jedoch Werkzeuge mit grossen Abmessungen ausgenommen sind, die sich in der Trommel 7a_ befinden müssen.

So vereinigt diese Anordnung in sich die Vorteile der Verklär zeugcodierung mit denen der Stellencodierung.

Patentansprüche:

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

ί 1.) Verkz eugwechs el einrichtung für automatische Werkzeugmaschinen ,die aus einem Werkzeugmagazin und einem Transportmechanismus besteht, der die Werkzeuge zur Haschine und wieder zurück zum Magazin verbringt, dadurch gekennzeichnet, dass das Magazin aus koaxialen, drehbaren Trommeln besteht, an denen die Werkzeuge winkelmässig verteilt sind, wobei diese Trommeln je eine radiale Aussparung umfassen, die zum Trommelumfang hin offen ist und das in Bewegung begriffene Werkzeug durchlässt, das von einem zum Transportmechanismus gehörenden Greiforgan festgehalten wird, das sich parallel zur Achse der Trommeln bewegt und bei seinen Bewegungen das von ihm festgehaltene Werkzeug nacheinander durch die Aussparungen aller Trommeln hindurchgehen lässt, an denen es vorbeiläuft, so dass diese Aussparungen dann miteinander fluchten.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeuge in den Tromnueln des Magazins radial angeordnet sind, wobei sie mit einem Teil in radialen Nuten sitzen, die in den Trommeln angebracht sind.
3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2 für Werkzeuge * ■ die mindestens eine Ringnut aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenfläche aller Trommeln mit Winkelstückpaaren zum Festhalten der Werkzleuge ausgerüstet ist, die beiderseits der die Werkzeuge aufnehmenden und sich parallel zur Achse der Trommeln erstreckenden Nuten so angeordnet sind, dass ein in eine Nut einer Trommel eintretendes Werkzeug während seiner Bewegungen mit seiner Ring-

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nut angebrachte Winkelstückpaar eingreift, wobei diese Winkelstücke jede radiale Bewegung des Werkzeugs gegenüber der Trommel, die es trägt, verhindern.
4. Einrichtung nach den Ansprüchen 1, 2 und 3 für Werkzeuge mit einem Absatz, in dem eine parallel zu seiner Längsachse verlaufende Aussparung angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass alle Trommeln radial angeordnet und in Längsrichrichtung bewegliche Daumen tragen, wobei jeder dieser Daumen nahe einer der werkzeugaufnehmenden liuten angebrachten Daumen eine Bewegung in Längsrichtung ausführt, um in diese Aussparung im Absatz der Werkzeuge zu fassen und zu verhindern, dass diese, wenn sie sich in der Trommel befinden, sich um sich selbst drehen oder an den Winkelstücken entlang verschoben werden.
5. Einrichtung nach den Ansprüchen 1, 2, 3 und 4-, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugfeststelldaumen durch radiale Stangen verlängert sind, die sich in Richtung zur Hitte der Trommeln erstrecken und in Je einem Kopf mit einer Ringnut enden, wobei der Antriebsmechanismus für diese Daumen eine vom feststehenden Träger der Trommeön getragene Längswelle umfasst, die mit Ritzeln versehen ist, die mit radial beweglichen Zahnstangen im Eingriff stehen, die - eine je Trommel - ebenfalls von diesem feststehenden Träger getragen werden, wobei diese Zahnstangen einstückig mit klauenförmigen Teilen verbunden sind, in die die Köpfe dieser radialen Stangen der Trommeln mit ihren Ringnuten fassen, wobei diese Klauen so angeordnet sind, das sich die radia-

709843/0535 _Λ -3-

len Aussparungen der Trommeln bei der Stellung "Null" der
letzteren gegenüber diesen Klauen befinden, so dass nur
bei der Trommel, die nicht ihre Stellung "ITuIl" einnimmt,

diejenigen ihrer radialen Stangen, die der entsprechenden j Klaue gegenüberstehen, in Eingriff mit der letzteren stehen,
und dass daher die Drehung der vom feststehenden Trommelträger getragenen Welle über die entsprechende Zahnstange und

Klaue die Verschiebung derjenigen der Stangen dieser Trom- ij

mel bewirkt, deren Kopf mit dieser Klaue im Eingriff steht, ·|

so dass diese Stange entweder in eine versenkte Stellung ^:·

durch Hineinziehen ins Trommelinnere gebracht wird, bei ^;

der das Werkzeug freigegeben wird, oder in eine Arbeite- -

stellung, bei der der am Ende dieser Stange sitzende Daumen ;

mit dem Werkzeug zusammenarbeitet, um es festzuhalten. \
6. Einrichtung nach den Ansprüchen 1, 2 und 3 für Werkzeuge j

mit zwei parallelen Ringnuten, dadurch gekennzeichnet, j

dass das Greiforgan aus einer Zange besteht, die am Werkzeug .. j

angreift, um es zu erfassen und durch Verschieben auf den j

Haltewinkelstücken zu bewegen.
7· Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, I

dass der Transportmechanismus eine sich paeallel zur Achse j

der Trommeln erstreckende Gleitbahn;umfasst, auf der ein j

Schlitten läuft, der dieses Greiforgan trägt. ;
8. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Endtrommeln in einem Abstand J

von der benachbarten Trommel angeordnet ist, der grosser I

-4- j

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ist als der Abstand zwischen den anderen Trommeln, um zu ermöglichen, dass dort Werkzeuge untergebracht werden, die grössere Abmessungen haben als die, die in diesen anderen Trommeln untergebracht werden sollen.
9- Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der feststehende Träger der Trommeln Längswellen in einer der der Trommeln entsprechenden Anzahl trägt, wobei diese Wellen unterschiedlich lang sind und an einem ihrer Enden je ein Ritzel tragen, das mit einer Innenverzahnung in den Tronmeln in Eingriff steht, so dass die Drehung einer dieser Wellen die Mitnahme der entsprechenden Trommel bewirkt.
10. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 9i dadurch gekennzeichnet, dass das Übersetzungsverhältnis zwischen diesen Ritzeln und der Innenverzahnung der zugehörigen Trommel so gewählt ist, dass einem Weiterschaltschritt der Trommel ein Bruchteil einer Umdrehung der Welle entspricht, so dass diese als Schaltvorrichtung für die entsprechende Trommel benutzt werden kann.
11. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Werkzeugcodierer umfasst und einen Speicher, mit dem dieser Werkzeugcodierer zusammenarbeitet und in dem ständig gespeichert wird, welches Werkzeug sich an jeder Station jeder Trommel befindet.

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